安徽省勘查技术院：无人机助力皖江经济带地质灾害快速识别

原标题：无人机助力皖江经济带地质灾害快速识别
来源于《中国地质调查成果快讯》

摘要：通过利用无人机对皖江经济带中典型地质灾害体的三维实景建模，总结归纳出了适用于当地环境的地质灾害识别标志及影像特征。利用这些识别标志和影像特征可以对突发性地质灾害进行精准识别和快速勘查，并在现场可以提供初步的地灾勘查报告，为救援工作提供数据支持。

1.项目概况

2016年6月，受安徽省国土资源厅委托，安徽省勘查技术院承担了“无人机在地质灾害快速识别中的应用研究”项目。项目周期为2016年6月—2018年6月。主要任务是选择皖江经济带中的大别山区、皖南山区已进行勘查且具典型特征的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害体，采用无人机航测技术，对地质灾害体影像特征进行识别，辅以实地核查验证，建立地质灾害体快速识别的标志及影像特征，实现地质灾害的快速、全天候、无盲区识别，为安徽省皖江经济带的突发性地质灾害防治工作提供技术支持。

2.成果简介

（1）建立地质灾害体三维影像模型，获取地质灾害体快速识别标识及影像特征。选择大别山区以及皖南山区65处已进行勘查且具有典型特征地质灾害点，以无人机为载体，采用倾斜摄影实景建模技术，对典型地质灾害点进行摄影测量，建立地质灾害体的三维影像模型，根据三维影像特征进行地质灾害体识别，建立了地质灾害体快速识别标识及影像特征，识别标识有滑坡壁、滑坡周界、倒石堆、临空面、滑坡舌、滑坡鼓丘等，以前四种为效果最佳。

（2）总结出了一套利用无人机摄影进行地灾调查的流程和地质灾害体的识别方法。利用此方法可以对突发性地质灾害进行快速识别，为地灾的应急指挥提供现场的真实数据，指导应急救援部门制定详细的救援计划。同时，对应不同类型灾害有不同的识别标志。滑坡识别标志：滑坡体、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶、滑动面、滑动带、滑坡舌、滑坡床等。崩塌识别标志：孤立山嘴、凹形陡坡、坡体、裂隙、临空空间等。泥石流识别标志：沟谷上游呈V型状、中游山谷狭窄、下游落差大和大量松散土石等。

滑坡的特征识别和快速勘查：太平镇滑坡位于太平湖风景区内公路边，地理坐标：东经118°1′52.66″，北纬30°21′53.10″。隐患点下方为旅游区公路，地表岩性为第四系坡积物，地表植被发育较好，多为杂草灌木。从太坪镇滑坡模型的截图中可以快速识别出滑坡地质灾害的几个比较重要的特征，如滑坡壁、滑坡周界、双沟同源、滑坡舌和滑坡鼓丘。识别出来特征后可以对这些特征进行定量化的量测，为地质灾害的快速勘查提供数据支撑。

图1 太平镇滑坡识别特征图

红色—滑坡壁；绿色—滑坡周界；黄色—双沟同源

崩塌的特征识别和快速勘查：崩塌点位于黄山风景区西海大峡谷的谷底（图2），谷中有一条高差达500m的地轨缆车，这条缆车承担着每天近4000名游客的上、下运送工作。崩塌的发生后损坏了缆车的两个脚架，对人员的生命安全和财产造成了重大危害。崩塌点的位置在两个山峰的中间，地势险恶，现场测量人员不能够到达崩塌体附近进行勘查。通过对灾害的三维建模，可以从三维模型中看出，1#崩塌体的中心位置正好位于石块中间，并量测出崩塌体得长、宽、高分别为6.19m、2.89m和1.08m，体积约为19m3，距离谷底高达55m。底座碎石较多，基座支撑较软，碎石中夹杂着一些黄色土壤。如果出现阴雨天气，土壤会减少基座碎石的摩擦力，增大崩塌体向东侧滑动的可能性。详细参数的获取为其制定治理方案提供了数据支持。

图2 黄山风景区西海大峡谷崩塌灾害点三维模型量测图

泥石流的特征识别和快速勘查：篁村泥石流沟位于杨村乡篁村村西南侧，山口—山头村通公路南侧，桃源河右岸，距杨村乡约10km。沟口地理坐标：东经118°09′06″，北纬29°57′30″。篁村泥石流为流向北偏西的狭长急陡冲沟，高度差为193m，两侧山体多呈直线坡及凸型坡，该溪沟有数条小型冲沟汇流而成，沟谷呈V型谷，沟槽最宽处170m左右，河道宽2~3m，深度一般2~3m，在冲沟交汇处沟道深达3~5m。从模型上可以很明显的的看出来篁村泥石流具备了泥石流的三个典型特征。沟谷上游形成区三面环山、山坡陡峻，沟域平面形态呈V型状、漏斗状、中游流通区山谷狭窄、谷床纵坡降大，下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原。沟谷上、下游落差大，沟谷两侧斜坡坡度大于25°。有丰富的松散物质，沟谷两边滑坡、垮塌现象明显，植被不发育，能够汇集较大水量、保持较高水流速度的沟谷。这些特征的识别可以很精确的锁定地质灾害体的形态和规模，快速的建模效率可以大大提高现场勘查的工作时间。

（3）形成快速建模方法。通过项目实施，形成了快速数据采集方法和快速数据处理方法，提高了应急灾害现场勘查的效率，减少了勘查时间。

快速数据采集方法：采用消费级无人机大疆精灵四对地质灾害体进行快速三维建模（图3）。快速建模需要手动飞行，准备时间较短，可以控制飞行速度，无需做下视方向的数据采集，采用环绕目标点的飞行方式对目标体的侧面进行数据采集。因此，可以控制目标区域的重点数据采集量，大大减少数据处理时间。

快速数据处理方法：在做数据处理时，空三之前可以先降低影像采样率，空三完成进行建模时，选择建模精度为中等，这样可以用最短的建模时间重建地灾点的三维模型。以黄山汪泗邬滑坡为例，数据采集20min，数据处理60min，总计耗时80min。

图3 快速数据采集时相机曝光位置

3.成果意义

利用无人机进行地质灾害三维建模后，可以对地质灾害体有新的发现和认识，对发现未知的隐患有极大帮助；可以解决地面调查人员到达不了高位危岩体现场的问题，极大提高核查效率；并且可以在短时间内精确的读取现场的测量数据和影像数据，获取整个地质灾害的全面信息，为安徽省突发的地质灾害防治工作提供技术支持。无人机在地质灾害快速识别已成功应用到黄山风景区的以及景区周边的地质灾害的应急处理中，在应用过程中得到了勘查和设计单位的认可。

（安徽省勘查技术院 郭猛猛供稿）